Der Natur abgeschaut: Die Farbstoffsolarzelle drucken

Pflanzen fangen mit Hilfe von Farbstoffen das Sonnenlicht ein und verwandeln dieses in Energie, welche sie zur Synthese organischer Baustoffe aus Kohlendioxyd und Wasser – der Photosynthese – befähigt. Die neuentwickelte Farbstoffsolarzelle (nach ihrem Erfinder „Graetzel-Zelle“ benannt) ahmt diesen Prozeß nach, indem sie mittels eines organischen Farbstoffes Sonnenlicht absorbiert und in elektrischen Strom umwandelt.

Michael Graetzel für den Science-Blog

Es ist eine der größten gegenwärtigen Herausforderungen der Menschheit, fossile, zur Neige gehende Brennstoffe durch erneuerbare Energieformen zu ersetzen und dabei gleichzeitig Schritt zu halten mit einem weltweit steigenden Verbrauch an Energie, bedingt durch das rasche Wachstum der Bevölkerung und den zunehmenden Bedarf – vor allem der Entwicklungsländer. Eine akzeptable Lösung dieser Problemstellung darf zudem nur niedrige Kosten verursachen, und die dazu verwendeten Rohstoffe müssen in reichlichem Ausmaß vorhanden sein.

Die Sonne als Energiequelle - Photovoltaik

Die Sonne spendet ein Übermaß an reiner und kostenloser Energie. Von den hundertzwanzigtausend Terawatt (Terawatt = 1 Milliarde kW) Sonnenenergie, mit denen sie unsere Erde bestrahlt, verbraucht die Menschheit bloß einen winzigen Bruchteil: rund 15 Terawatt. Bereits seit mehr als 3,5 Milliarden Jahren macht sich die Natur die Energie der Sonne mittels Photosynthese zunutze, um in Pflanzen, Algen und Bakterien aus anorganischen Stoffen organische Verbindungen zu synthetisieren und damit alles Leben der Erde zu ermöglichen und zu ernähren. Die immense und unerschöpfliche Sonnenenergie mit Hilfe photovoltaischer Technologien in Elektrizität zu wandeln erscheint damit als logische Schlußfolgerung, um das Problem unserer Energieversorgung langfristig und nachhaltig zu lösen. In der Realisierung der Nutzung von Sonnenenergie spielen natürlich Kosten und Wirkungsgrad der Solarzellen eine prioritäre Rolle.

Das noch relativ junge Gebiet der Photovoltaik basiert auf dem photoelektrischen Effekt bei der Wechselwirkung von Licht und Materie: die Absorption von Lichtquanten (Photonen) bewirkt die Anregung und Abgabe von Ladungsträgern (Elektronen), d.h. die Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie. Der Photovoltaik-Markt wird heute von Halbleitertechnologien auf der Basis von anorganischen Ausgangsmaterialien dominiert, das sind hauptsächlich auf kristallinem oder amorphem Silizium, Cadmiumtellurid (CdTe) und Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) beruhende Systeme. Die Produktion einiger dieser Materialien – beispielsweise auf Grund der Notwendigkeit, Silizium in Reinstform anzuwenden – ist aufwändig, teuer und erfordert einen sehr hohen Energieeinsatz. Einige der Materialien, wie z.B. Cadmiumtellurid (für die CdTe-Module) sind toxisch und/oder kommen in der Natur selten vor (z.B.Gallium, Indium, Tellur, Selen).

Die industrielle Standard-Solarzelle besteht aus Silizium und stellt eine bereits ausgereifte Technologie dar, mit einem maximalen Wirkungsgrad von bis knapp unter 30 %. Jedoch ist die Herstellung der Zellen sehr energieintensiv, und es dauert - je nach Standort - mehrere Jahre bis sich die Herstellungskosten amortisiert haben (3,7 Jahre in Südeuropa, 7 Jahre in Süddeutschland) [1].

Photovoltaik, die auf (synthetischen) organischen Substanzen beruht, kann zweifellos Probleme wie mangelnde Verfügbarkeit der Ausgangsmaterialien, hohe Herstellungskosten und Toxizität vermeiden. Zudem können diese Zellen auch auf dünne Folien gedruckt werden und verbinden damit Flexibilität mit einem wesentlich geringeren Gewicht als die Silizium-basierten Module. Allerdings liegen die Wirkungsgrade organischer Solarzellen (unter 10 %) zur Zeit noch weit unter denen, die von rein anorganisch basierten Solarzellen erreicht werden.

Sonnenenergie einfangen, wie dies die Pflanzen machen

Die durch Farbstoff sensibilisierte Solarzelle (dye-sensitized solar cell: DSSC) funktioniert nach einem anderen Prinzip als die konventionellen Silizium-basierten Halbleiterzellen. In den Letzteren erfolgen Absorption von Licht (Photonen) und Transport der generierten Ladungsträger in derselben Phase im Halbleitermaterial, wobei während der Diffusion ein Teil der Ladungsträger wieder rekombiniert und die Energie in Form von Wärme abgibt. Um Energieverluste durch Rekombination möglichst gering zu halten, darf der Halbleiter daher nur sehr wenige Fehlstellen aufweisen – seine erforderliche extrem hohe Reinheit schlägt sich in sehr hohen Herstellungskosten nieder.

Die Farbstoffsolarzelle ist inspiriert von dem Mechanismus der natürlichen Photosynthese, welche in den Chloroplasten der Pflanzenzellen abläuft. In diesen Zellorganellen besteht die photosynthetische Einheit aus dem Licht-einfangenden Farbstoff Chlorophyll (und Carotinoiden) und den Photosystemen PS II und PS I, welche die generierten Elektronen schneller weiterleiten als deren Rekombination mit dem Farbstoff erfolgen kann. In analoger Weise laufen in der Farbstoffsolarzelle Lichtabsorption und Generierung der Ladungsträger an der Grenzfläche Farbstoff/Halbleiter separiert vom Transport der Ladungsträger in Halbleiter und Elektrolyt ab und minimieren damit die Möglichkeit der Rekombination. Damit sinken auch die Erfordernisse an die chemische Reinheit der Materialien und damit die Produktionskosten. Zudem ist eine voneinander unabhängige Optimierung der optischen Eigenschaften der Zellen durch die Auswahl von Farbstoffen und der Transporteigenschaften von Halbleiter und Elektrolyt möglich.

Abbildung 1 zeigt stark vereinfacht das Funktionsprinzip einer Farbstoffsolarzelle:

Die Zelle besteht aus zwei mit einer transparenten leitfähigen Oxidschicht (TCO) beschichteten Glasplatten, welche die Elektroden tragen und einen Abstand von 20-40 μm voneinander haben. Die dem Licht ausgesetzte Elektrode ist mit einem ca. 10 µm dicken Film eines Halbleiters (üblicherweise Titandioxyd) belegt, der zur Vergrößerung seiner Oberfläche aus Nanopartikeln* besteht, auf welchen, in hauchdünner Schicht, ein Farbstoff („Sensibilisator“) aufgebracht ist. Einfallendes Licht wird von diesem Farbstoff absorbiert wodurch Elektronen angeregt werden, welche auf den Halbleiter übertragen („injiziert“) und danach durch die Nanopartikelschicht zum elektrisch leitenden transparentem Oxid (TCO) transportiert werden, welches als Stromkollektor wirkt. Das zurückbleibende, nun positiv geladene Farbstoffmolekül gleicht sein Ladungsdefizit aus den umgebenden Elektrolyten (Redoxelektrolyt, zumeist Lösungen aus Iodsalzen, zuletzt aber auch feste Elektrolyte) aus.

Abbildung 1. Aufbau einer Farbstoffsolarzelle (vereinfachtes Beispiel). Beschreibung: siehe Text. TCO: transparente leitende Oxydschicht. Elektronen: schwarze Kreise.

Was kann die Farbstoffsolarzelle?

Seit der ersten Demonstration einer funktionierenden Farbstoffsolarzelle vor einundzwanzig Jahren [2] unterliegt dieser Zelltyp einem kontinuierlichen Entwicklungsprozeß. Neue Farbstoffe, basierend auf Porphyrin-Metallkomplexen (nach dem Vorbild der natürlichen Farbstoffe im Chlorophyll und Haemoglobin) haben zu einer gesteigerten Absorption des Sonnenlichts und effizienteren Anregung von Elektronen und damit zu einem Wirkungsgrad von über 12 % geführt. Durch Zugabe eines weiteren Farbstoffes konnte die Sensibilität der Zellen über große Bereiche des sichtbaren Spektrums des Lichts ausgeweitet werden.

Stabilität. Der Effizienzverlust dieser Zellen ist erwies sich auch in Langzeitversuchen unter extremen Bedingungen als sehr gering (5%) [4].

Herstellung. Der im Vergleich zu konventionellen Solarzellen (derzeit noch) geringere Wirkungsgrad wird aufgewogen durch die preisgünstigen Materialien, aus denen die Zellen gefertigt werden und die technisch einfachen Produktionsverfahren, beispielsweise durch Rollendruck. (Die Einfachheit, mit welcher funktionsfähige Farbstoffzellen hergestellt werden können, läßt sich daran ablesen, daß diese als Unterrichtsbeispiel von Schülern in 2 - 3 Stunden – je nach Aufwand bei den Messungen – zusammengebaut werden [3].) Dank der geringen Kosten amortisieren sich die Herstellungskosten in weniger als einem Jahr.

Diffuses Licht. Eine Besonderheit der Farbstoffzellen ist ihre Sensibilität für diffuses Licht. Im Gegensatz zu anderen Solarzellen nimmt der Wirkungsgrad bei Bewölkung, Nebel, stark sandhaltiger Luft oder auch im Hausinnern nicht ab und übertrifft unter diesen Bedingungen den Wirkungsgrad anderer Zellen. Diese Eigenschaft läßt Farbstoffzellen besonders attraktiv für eine Verwendung in gemäßigten und nördlicheren Breiten erscheinen.

Da der Wirkungsgrad viel weniger vom Einfallswinkel des Lichts abhängig ist als bei Siliziumzellen, können Farbstoffzellen auch in vertikale Flächen – beispielsweise Hauswände – eingebaut werden.

Temperatur. Im Außenbetrieb erhitzen sich Solarzellen in der Sonne. Dies führt zu einer Reduktion des Wirkungsgrades der Siliziumzellen, während Farbstoffzellen bis 65 °C nahezu unabhängig von der Temperatur arbeiten.

Transparenz und Flexibilität. Farbstoffsolarzellen können in beliebigen Farben, vollständig transparent produziert werden und flexibel auf Kunsstoffolien aufgedruckt werden. Damit eröffnet sich ein enormes Potential an Anwendungen: von der Anbringung auf Kleidungsstücken und Taschen, um Akkus unterwegs aufzuladen, bis zur Erzeugung Strom-liefernder Glasfenster und ganzer Fassaden.

Kommerzialisierung

In Anbetracht des vielversprechenden, riesigen Potentials an Anwendungen sind zahlreiche akademische Institutionen und Firmen in die Forschung und Entwicklung von Farbstoffsolarzellen eingestiegen, und ihre Zahl nimmt - nach dem Auslaufen einer Reihe grundlegender Patente im Jahr 2008 - weiter zu. Beispielsweise:

  • produziert und vertreibt die in Cardiff angesiedelte G24 Innovations eine Reihe von Indoor- (wireless keyboard, sade and blind system: “harvest energy in all light conditions from 200lux (extremely low light levels) to 100,000lux (bright midday sun) ) und outdoor-Anwendungen (Rucksäcke, Taschen: “to enhance the quality of life, education and productivity in these communities by providing electricity in regions that traditionally have limited access to power”).
  • stellt Sony dekorative Fenster und Lampen für den indoor-Gebrauch her.
  • Abbildung 2: Anwendungen der Farbstoffsolarzelle
  • hat in Deutschland das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) bereits Dreifach-Isolierglaseinheiten mit integrierten Farbstoffsolarmodulen entwickelt und vor mehr als einem Jahr eine 6000 cm² große funktionsfähige Modulfläche präsentiert, mit dem Ziel, diese in Fassaden zu integrieren [5].
  • arbeitet das auf Farbstoffsolarzellen spezialisierte, börsennotierte australische Unternehmen Dyesol mit internationalen Partnern intensiv an der Integrierung der Farbstoffsolarzellen-Technologie in der Baubranche und hat kürzlich das Human Resource Development Centre der Stadt Seoul (Südkorea) mit Farbstoffsolarzellenfenstern ausgestattet.
  • geht auch das steirische "Forschungszentrum für integrales Bauwesen AG" (FIBAG) an die Umsetzung der Integration der Farbstoffsolarzellen in Gebäudehüllen.

* Partikel mit einem Durchmesser von 10 - 100 Millionstel Millimeter

[1] Wikipedia: Energetische Amortisationszeit; abgerufen 18.9.2012

[2] B. O’Regan and M. Graetzel, Nature, 353, 737-740 (1991).

[3] http://www.lehrer-online.de/graetzel-zelle.php

[4] Harikisun, R;Desilvestro, H: Long-term stability of dye solar cells. In: Solar Energy. Nr. 85, 2011, S. 1179–1188. doi:10.1016/j.solener.2010.10.016.

[5] Auf dem Weg in die Fassade - Fraunhofer ISE präsentiert weltweit größtes Farbstoffsolarmodul in Siebdruck (PDF-download)

Anmerkungen der Redaktion

Die Tücke der Technik hat zugeschlagen, und wir haben bei diesem Artikel fälschlich Hrn. Prof.Dr. Peter Christian Aichelburg statt richtig Prof. Dr. Michael Grätzel als Autor angegeben. Wir danken für den Hinweis und bitten um Entschuldigung für die Unachtsamkeit.

Weiterführende links:

Solarzelle nach Vorbild der Natur | Projekt Zukunft 3,27 min

Dye Sensitised solar cell animation 3 min

Solar energy / Dye-Sensitized Solar Cells - Michael Grätzel / epflpress.com 5:12 min

Millenium Prize. Laureate 2010: Michael Grätzel 3:45 min

Swiss Electric Research Award 22.9.2012 film 5,6 min

Distinguished Lecture Series - Dr. Michael Grätzel (2010) 1:00:12

Michael Grätzel - Solar andersrum Filmreihe «SCIENCEsuisse» 11:45 min

Der Autor

Michael Grätzel wird hier vorgestellt.

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  1. Ausgezeichneter KommentatorGerald M.
    2x Ausgezeichneter Kommentar
    19. Oktober 2012 21:21

    Gibt es eine Liste der bei uns kaufbaren Produkte die auf diesem Typ Solarzellen beruhen? Hersteller, Vetrieb, Wirkungsgrad, Amortisationszeit, etc etc ...

    Sind die im Artikel genannten "65oC" Temperaturbeständigkeit getestet? IMHO etwas wenig, denn wer jemals im Sommer auf einem südseitig gelegenen Blechdach herumgeturnt ist (um Muttern eine Satellitenschüssel zu montieren, konnte sie leider noch nicht dazu überreden, so wie ich, den Fernseher einzumotten) wird wissen, dass es selbst bei uns im Voralpenland ;) am Dach manchmal etwas wärmer wird. Lösen sich bei etwas höheren Temperaturen die organischen Verbindungen in "Schall und Rauch auf"?

    Ansonsten bin ich Feuer und Flamme für jede Technologie und Energiequelle die uns unabhängiger von den Ölquellen der islamischen Faschisten vom Golf macht.

  2. Ausgezeichneter KommentatorHaider
    1x Ausgezeichneter Kommentar
    23. Oktober 2012 21:57

    In den späteren 1980er Jahren erwarb ich einen Amiga 128 (Nachfolger des legendären PC 64). Was tat sich seit diesen etwa 25 Jahren nicht alles in der Computertechnik?
    Dieser Science-Blog-Artikel verspricht Wunder. Und besonders erfreulich: Er klingt sehr realistisch. Einfach grandios.

  3. Ausgezeichneter Kommentatordssm
    1x Ausgezeichneter Kommentar
    20. Oktober 2012 12:30

    Ein hochinteressanter Teil der Solartechnologie, aber(!) gleich vorne weg, eine Lösung der menschlichen Energieprobleme ist hier nicht absehbar.
    Die Ausbeute und energetische Amortisation ist ähnlich den Dünnschichtzellen, die Hauptvorteil liegt eher im Design.
    Wie schon mit guten Dünnschichtzellen, so ist auch hier die Ausbeute bei 'wenig' Licht gut, aber eben nur in Prozent, wenn nur 10%Tageslicht da sind, und ich habe 10% Wirkungsgrad, dann habe ich 1% von dem, was bei vollem Sonnenschein an Energie ankommt.
    Leider geht die Technologie bei uns gerade den Bach runter; wenn erst einmal Frauenhofer und Konsorten dabei sind, kommt nichts verwertbares heraus. Mann will geförderte Grossprojekte, keine massentauglichen Kleinprojekte. Denn bei Zweiterem hätte man es mit Konsumente zu tun, und die rechnen...

die besten Kommentare

  1. Ausgezeichneter KommentatorGerald M.
    2x Ausgezeichneter Kommentar
    19. Oktober 2012 21:21

    Gibt es eine Liste der bei uns kaufbaren Produkte die auf diesem Typ Solarzellen beruhen? Hersteller, Vetrieb, Wirkungsgrad, Amortisationszeit, etc etc ...

    Sind die im Artikel genannten "65oC" Temperaturbeständigkeit getestet? IMHO etwas wenig, denn wer jemals im Sommer auf einem südseitig gelegenen Blechdach herumgeturnt ist (um Muttern eine Satellitenschüssel zu montieren, konnte sie leider noch nicht dazu überreden, so wie ich, den Fernseher einzumotten) wird wissen, dass es selbst bei uns im Voralpenland ;) am Dach manchmal etwas wärmer wird. Lösen sich bei etwas höheren Temperaturen die organischen Verbindungen in "Schall und Rauch auf"?

    Ansonsten bin ich Feuer und Flamme für jede Technologie und Energiequelle die uns unabhängiger von den Ölquellen der islamischen Faschisten vom Golf macht.

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  1. TomyTeo (kein Partner)
    27. Dezember 2012 10:11

    Wo ich, verehrter VCP, aber mit Ihnen völlig übereinstimme, ist hinsichtlich des Problems http://asset-ng.org/ der Obsoleszenz. (Dabei nehme ich mich auch selbst an der Nase.) Über Jahrzehnte hinweg haben wir uns angewöhnt uns mit Waren jeglicher http://downjustforme.com/ Art einzudecken, für die wir eigentlich keine Verwendung haben, Dinge wegzuwerfen, die voll funktionsfähig und noch schön sind - ob es http://isdownorjustme.com/ sich nun um Geräte, Fahrzeuge, Bekleidung, etc. handelt. Bleibende Werte sind obsolet geworden - ein beträchtlicher Teil der Industrie ist dem permanenten Erwecken neuer Begierden gewidmet, ein beträchtlicher Teil der knapper werdenden Energie wird für diese Nutzlosigkeiten geopfert.

  2. phaidros
    11. November 2012 15:53

    Ein enttäuschender Erfahrungsbericht:

    Anlässlich dieses Artikels wollte ich sehen, wie weit diese Technik bereits auf dem Markt angeboten wird. Auf der Webseite http://solar-photovoltaik-angebote.at/ habe ich vor ca. 3 Wochen eine Projektbeschreibung abgegeben, die automatisch an 6 regionale Anbieter weitergeleitet wird:

    Auf rd. 12m² eines vertikalen Balkongeländers möchte ich Grätzelzellen installieren und die erzeugte Elektrizität über einen fremdgeführten Inverter ins Netz einspeisen. (Das kann sich für mich deswegen auszahlen, weil bei mir ein Server 24x7h läuft, der meinen Stromverbrauch ziemlich in die Höhe treibt).

    Ich erhielt lediglich 2 Antworten: eine Firma deponierte einen Rückrufwunsch (unnötig, das Projekt war genau beschrieben) und eine einen Förderungsantrag (?!?).

    Hier muss (und wird hoffentlich) noch etwas passieren.

  3. phaidros
    25. Oktober 2012 13:46

    Für Experimentierfreudige: es gibt eine Selbstbauanleitung der Universität Bayreuth: http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/cnat/kunststoffe/solarzelle_l.htm

  4. Haider
    23. Oktober 2012 21:57

    In den späteren 1980er Jahren erwarb ich einen Amiga 128 (Nachfolger des legendären PC 64). Was tat sich seit diesen etwa 25 Jahren nicht alles in der Computertechnik?
    Dieser Science-Blog-Artikel verspricht Wunder. Und besonders erfreulich: Er klingt sehr realistisch. Einfach grandios.

    • inge schuster
      24. Oktober 2012 17:11

      Falls es Sie interessiert:

      Wie sich über die letzten Jahrzehnte die Effizienz unterschiedlicher Solarzell-Typen entwickelt hat ("Best research-Cell Efficiencies") können Sie finden unter:
      http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg .

      Meiner Meinung nach könnte bereits jetzt die DSSC mit der Silicium Zelle erfolgreich konkurrieren - auf Grund ihrer billigen Herstellung und der Möglichkeit in Gebäudehüllen integriert zu werden. Die erzielbaren größeren Flächen und vor allem der geringe Einfluß von Strahlungswinkel und Wetter sollten unter realen Bedingungen die (bis jetzt noch) niedrigere Effizienz wettmachen.

  5. Nemo
    22. Oktober 2012 09:04

    @DSSM: "Warum sollte die Technogy den Bach hinunter gehen, wenn Frauenhofer etc dabei sind....." ?

    • ViennaCodePoet (kein Partner)
      22. Oktober 2012 21:38

      Net so schüchtern... nennen Sie einen patzigen Schwachmatiger einfach einen patzigen Schwachmatiker ...

  6. bergfreak (kein Partner)
    21. Oktober 2012 00:10

    eigentlich eine sehr schöne vorstellung: auf meiner nächsten längeren bergtour brauche ich auf meinen laptop nicht zu verzichten. Mit dem PC in der abendsonne vor der hütte, bei schlechtwetter in der hütte - und mein rucksack hat die dazu nötige energie erzeugt!

    • dssm
      21. Oktober 2012 09:35

      Schöne Vorstellung, aber dank der technischen Daten völlig unrealistisch.

    • ViennaCodePoet (kein Partner)
      22. Oktober 2012 21:40

      @radfreak an bergfreak

      Alles geht - so die techn. Imagination vorhanden ist: http://elfkw.at/produkte/photovoltaik

      We bike the world:):):)

    • bergfreak (kein Partner)
      23. Oktober 2012 13:53

      bergfreak an radfreak,

      dazu stelle ich mir auch neue Wege in der Textilindustrie vor! Z.B. flexible, leichtgewichtige Solarzellenbeschichtung auf der Anorak-Rückseite, auf Westen (mit Leuchtfunktion), auf Zeltplanen (die auch bei Schlechtwetter für die Beleuchtung im ZeltiInneren sorgen),.........

  7. dssm
    20. Oktober 2012 20:08

    S.g.Frau Schuster.
    Danke. Damit erübrigt sich jeder Kommentar.

  8. dssm
    20. Oktober 2012 12:30

    Ein hochinteressanter Teil der Solartechnologie, aber(!) gleich vorne weg, eine Lösung der menschlichen Energieprobleme ist hier nicht absehbar.
    Die Ausbeute und energetische Amortisation ist ähnlich den Dünnschichtzellen, die Hauptvorteil liegt eher im Design.
    Wie schon mit guten Dünnschichtzellen, so ist auch hier die Ausbeute bei 'wenig' Licht gut, aber eben nur in Prozent, wenn nur 10%Tageslicht da sind, und ich habe 10% Wirkungsgrad, dann habe ich 1% von dem, was bei vollem Sonnenschein an Energie ankommt.
    Leider geht die Technologie bei uns gerade den Bach runter; wenn erst einmal Frauenhofer und Konsorten dabei sind, kommt nichts verwertbares heraus. Mann will geförderte Grossprojekte, keine massentauglichen Kleinprojekte. Denn bei Zweiterem hätte man es mit Konsumente zu tun, und die rechnen...

    • ViennaCodePoet (kein Partner)
      22. Oktober 2012 21:28

      Sie schreiben blanken Schwachsinn.

      Als Konsument muss man nachfragen... dann liefert die Industrie... fragen erfordert Intelligenz.... so schließt sich der Kreis... den Industrie reagiert nur auf kluge Fragen...

      s.a.w.u.

  9. Gerald M. (kein Partner)
    19. Oktober 2012 21:21

    Gibt es eine Liste der bei uns kaufbaren Produkte die auf diesem Typ Solarzellen beruhen? Hersteller, Vetrieb, Wirkungsgrad, Amortisationszeit, etc etc ...

    Sind die im Artikel genannten "65oC" Temperaturbeständigkeit getestet? IMHO etwas wenig, denn wer jemals im Sommer auf einem südseitig gelegenen Blechdach herumgeturnt ist (um Muttern eine Satellitenschüssel zu montieren, konnte sie leider noch nicht dazu überreden, so wie ich, den Fernseher einzumotten) wird wissen, dass es selbst bei uns im Voralpenland ;) am Dach manchmal etwas wärmer wird. Lösen sich bei etwas höheren Temperaturen die organischen Verbindungen in "Schall und Rauch auf"?

    Ansonsten bin ich Feuer und Flamme für jede Technologie und Energiequelle die uns unabhängiger von den Ölquellen der islamischen Faschisten vom Golf macht.

    • inge schuster
      20. Oktober 2012 16:46

      Die Kommerzialisierung hat vor rund 2 Jahren begonnen. Es ist zu erwarten, daß die bereits vertriebenen Anwendungen der DSSC weitere Verbesserungen erfahren (und auch billiger werden). Allerdings dürften auch jetzt bereits einige Produkte für den Alltagsgebrauch recht tauglich sein.

      Vor allem bietet die walisische Firma G24i eine Reihe von Produkten für den Indoor und Outdoorbereich (online zu bestellen):

      · Im Indoorbereich (http://www.g24i.com/pages,indoor-power-solutions,86.html ) vor allem das G24i Wireless Keyboard (http://www.g24i.com/press,g24i-collaborates-with-logitech-on-first-light-powered-keyboard,227.html ) und G24i PV powered shade and blind systems

      · Im Outdoorbereich u.a. die Graetzel Solarbag (Abbildung 2 links oben; „a all weather bag that is durable, rugged and lightweight. Comes Standard With An Assortment Of Adapters For Products From Cell Phones And iPods, To Digital Cameras, Game Players and GPS Systems (includes a female USB for additional applications). Includes a high temp capable battery 1200MAH. Charging Its Internal Battery provides you power when you need it.”)

      Dazu möchte ich die Schweitzer Solaronix erwähnen, die Material zum Selbstbau und ebenso DSSC s vertreibt (und nach Kundenwünschen fertigt), die australische DYEESOL (http://www.dyesol.com/download/Catalogue.pdf ), u.v.m.

      Zu Ihrer Frage nach der Temperaturabhängigkeit der Effizienz: Natürlich werden von der Sonne beschienene Dächer heiß. Bei der konventionellen Silicium-basierten Solarzelle verringert sich die Effizienz um 0,4 – 0,5 % je oC, sodaß bei 65 oC die Effizienz nur mehr 80 % der Effizienz bei 25oC beträgt. Dagegen ist die Effizienz der DSSC bis zu 65 oC praktisch nicht reduziert. Zu diesen und ähnlichen Fragestellungen kann ich einen Artikel von Michael Graetzel empfehlen: „Photovoltaic and photoelectrochemical conversion of solar energy“ Phil. Trans. R. Soc. A 15 April 2007 vol. 365. http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/365/1853/993.full (free download).

    • dssm
      20. Oktober 2012 17:24

      S.g.Frau Schuster.
      Die gezeigten Preise sind utopisch.
      Mir fehlen technische Angaben! Wieviel bringt z.B. der solarbag?
      Ein Vergleich mit 08/15 flexiblen Dünnschichtzellen ist mir so nicht möglich.
      Eine solche flexible Zelle bringt bei einer Grösse wie im solarbag rund 150mA bei rund 16VDC - das ist der Idealfall - Kosten wäre so um die 8 - 15 Dollar.

    • inge schuster
      20. Oktober 2012 18:47

      @DSSM

      Unter http://www.g24i.com/pages,outdoor-applications,64.html sind die Spezifikationen für den G24i Outdoor Modul (wiegt 50 g) nachzulesen.

    • ViennaCodePoet (kein Partner)
      22. Oktober 2012 21:24

      @von den Ölquellen der islamischen Faschisten vom Golf
      da bin ich ganz bei ihnen, nur würde ich es so nicht formulieren... sondern für eine listigere Vorgangsweise plädieren.

      Die gescheiterten islamischen Gesellschaften brauchen Entwicklung, Perspektive, Bildung. Bildung ist derzeit nicht machbar, da sich die islamische Geistlichkeit sehr wohl ein Beispiel an der katholischen (christlichen) Geistlichkeit nimt und eines nicht "erleiden"möchte: den vollkommen Verlust von Einfluss.

      Den Einfluss der Geistlichkeit können sie imho nur durch einen Kollaps brechen. In unserem Kulturkreis waren das die beiden 30-jährigen Kriege: 1614-48, 1914-45

      Ob die Energiewende reicht den Kollaps der Öl-Staaten zu triggern bezweifle ich. Die Energiewende reicht um alle AKWs zu substituieren.

      @gibt es eine Liste:

      http://www.buch-der-synergie.de/sitemap_all.html
      http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_04_12_sonne_solarzellenhersteller_1.htm

      Wenn Sie für sich die private Energiewende machen wollen, ist ein guter Anfang zu überlegen was es alles (noch) nicht gibt oder erst seit kurzem (und deswegen nicht verbreitet)

      Die privaten Energiewenden die ich planerisch begleite gehen NIE von der Energiebereitstellung aus, sondern vom Energiemix.

      Was es kaum aber schon gibt gibt

      1) Rohre mit fraktaler Oberfläche: alle Kühl-Lüftungs- und Wäremprozesse sind davon betroffen.

      http://www.wieland.de/internet/de/produkte/rohrbereich/industrie_markenkupferrohre/rippenrohre/rippenrohre.jsp

      Versuchen Sie in Ösistan eine FUBO mit Kupferfraktalrohr zu bekommen.
      Die optimierten FUBOs an denen ein paar Waldviertler Tüftler, Bastler und techn. Genies arbeiten kommen ohne Pumpen aus... (wir brauchen den Strom dringend für etwas anderes;)

      Was geht sind also FUBOs ohne Pumpstrom...

      Ich habe noch keinen Hersteller von fraktalen Kapillarrohrmatten gefunden:
      http://www.clina.de/Produkte/Heiz-Kuehlmatten/index.php

      bin aber dabei eine Kooperation anzuleiern...

      Warum ist das so schwer?
      An den Grenzen der Physik... an den Grenzen der Mathematik... an den Grenzen der Hardware... an den Grenzen der Software... Strömungsdynamik...

      die bunten fraktalen Bilder gibt es jetzt seit gefühlten tausend Jahren... aber Integration in Alltagsprodukte wie Kühlschrank?
      Die Rohre an der Rückwand ihres Kühlschranks sind glatt und nicht in einem Kamin eingehaust - jede Wette.

      1a) Ihr Kühlschrank braucht unnötig Strom da die Innenfläche der Rohre nicht optimal ist. (Fließwiederstand, Wärmeübergang)
      1b) Ihr Kühlschrank braucht unnötig Strom da die Oberfläche der Rohre nicht optimal ist. (Konvektion, Verschmutzung, kein Lotus-Effekt)
      1c) Ihr Kühlschrank braucht unnötig Strom da er den Kamineffekt nur sehr schwach nutzt (vorne unten hat er Lüftungsschlitze - hinten sollte er einen pyramidenstumpf als Kamin haben - dann rauscht die Luft nur so über die fraktale Oberfläche)
      1d) Ihr Kühlschrank ist nicht der einzige auf der Welt

      FAST ALLE ROHRE FAST ALLER TECHNISCHER ANWENDUNGEN SIND GLATT UND DAMIT WEIT VOM OPTIMUM ENTFERNT.

      So fängt Energiewende einmal an... interessant... und lauter deutsche Hersteller...
      den in Deutschland ist KKW schon lange tot... kein wirklich guter Techniker geht dort mehr hin...

      Und Merkel ist eine politische Heroin ... klar sind die AMIS patzig... schnallen, dass jetzt ein paar in dem Forum

      Wir Ösis sind aber auch nicht ganz schlecht:
      http://www.carbon-climate-protection.com/references/index.htm
      Solche Projekte stemmt derzeit nur die europäische Industrie!!!

      2) Vakuumisoliertes Geschirr
      Millionen und Millionen von Reiskockern, Dampfgarern, Töpfen.... alle mit Strom betrieben ....

      Bevor Sie sich Solarzellen aufs Dach tun - kaufen Sie hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Kuhn_Rikon

      Eine Firma in der Schweiz... dort sind KKW auch schon lange tot

      3) Der Strom vom Dach ist für die Elektromobilität ...

      3a) deswegen muß die FUBO ohne Pumpstrom auskommen ...
      3b) die Waschmaschine hängt am Warmwasserstrang... und die Schleuderdrehzahl läßt sich regeln... es reichen übrigens 100U/min beim Schleudern.... per Obsoleszenz möchten die meisten Waschmaschinenhersteller dass sie mit 1500U/min schleudern - das zerlegt die Maschine und die Wäsche... http://de.wikipedia.org/wiki/Obsoleszenz
      3c) Gekocht und eingekocht wird mit vakuumisolierten Geschirr

      Schreibe ich vom Schlaraffenland? Natürlich nicht
      http://zaiserhof.heimat.eu/Zaiser/index.html
      http://www.carbon-climate-protection.com/about/team.htm
      http://relaunch.chriszaiser.com/?page_id=3

    • Zraxl (kein Partner)
      23. Oktober 2012 11:33

      @ ViennaCodePoet

      Ich möchte Sie ja nicht kritisieren, aber ein paar kleine Anmerkungen gäbe es da doch ....

      * Die katholische Geistlichkeit hat mit islamischer Geistlichkeit ungefähr soviel gemeinsam, wie ein Softwarehersteller mit einem Saftproduzenten.

      * Die von Ihnen genannten Kriege waren nicht so sehr religiösen Ursprungs, sondern es ging um höchst weltliche Interessen höchst weltlicher Machthaber.
      Wenn ein Diktator versucht, Religionen auszurotten, ist das noch nicht unbedingt ein Religionskrieg (an dem die mit Ausrottung bedrohten dann womöglich noch schuld wären.)

      * Die Beobachtung von Windparks zeigt, dass bei nebelig-trübem Winterwetter die Windräder stillstehen. Die Windräder gehen irgendwann im November in den Winterschlaf und wachen dann erst im Februar oder März wieder auf. Aber vielleicht helfen da ja ein paar Sonnenkollektoren und Solarzellen als Back-up System. Wer weiß?

      * Vergessen Sie die fraktalen Oberflächen, die funktionieren nur im Schauraum gut. Kühlschränke befinden sich oftmals eingebaut im Küchenkastl. Da gibt es dann zwar die geforderte Kaminwirkung, wenn der Tischler die Lüftungsschlitze groß genug gemacht hat, aber nach einiger Zeit bildet sich um die Kühlschlangen eine gut isolierende Staubschicht. Den spinnwebensicheren Lotuseffekt gibt es m.W. noch nicht. Kein Mensch zerlegt allmonatlich (oder wöchentlich ?) die Einbauküche. Welche Oberfläche die Kühlrohre dann haben (innen und außen!) ist für den Wärmetransport schlichtweg egal.

      * Die Heizung für Termosiphonumlauf gibt es seit einem dreiviertel Jahrhundert. Diese Technik ist zwar gut, aber nicht mehr ganz so taufrisch. (Die Hypocausten sind sogar noch ein klein wenig älter.)

      * Der Druckkochtopf spart sicher viel Energie. Vakkumisoliertes Geschirr ist teurer Schnickschnack. Da kostet die Herstellung vermutlich mehr zusätzliche Energie, als man während der gesamten Lebensdauer einsparen kann.

      * 100U/min beim Schleudern ist nur dann sinnvoll, wenn die Waschmaschine eine Trommel mit mehreren Metern Durchmesser hat, oder wenn man den Tauben auf dem Dachboden eine Freude machen will, und die frischgewaschene Wäsche eben länger hängen lässt. Wenn man einen Wäschetrockner benützt, ist eine Waschmaschine mit kleiner Schleuderdrehzahl echte Energievernichtung.

      Aber Sie haben schon Recht: Man soll sich durchaus Gedanken machen, wie man seinen Energieverbrauch reduzieren kann. Kernkraftwerke sind aber schon eine tolle Möglichkeit zur Energieerzeugung. Lediglich die Ausbeute müsste man hier noch etwas verbessern, damit kein radioaktiver Abfall mehr entsteht.

    • durga
      24. Oktober 2012 14:56

      @VCP

      Durchaus nicht unerfahren in den üblichen hauswirtschaftlichen Tätigkeiten kann ich Zraxl in einigen Punkten nur beipflichten, wie beispielsweise hinsichtlich einem - dem Hornberger Schießen an Effizienz vergleichbaren - niedertourigen Zentrifugieren oder hinsichtlich der Frage "wie gut haftet der omnipräsente Lurch auf fraktalen Oberflächen". Einigermaßen vertraut mit den biochemischen Vorgängen der Speisenbereitung und als Parteigänger von slow-food/Niedertemperaturgaren, wird mein olfaktorisches System aber besonders irritiert durch den Gedanken an den Druckkochtopf und der Abbuße an Qualität und Geschmack, die langsam dahinschmurgelnde Speisen auszeichnen (falls erwünscht, können dazu biochemische Begründungen geliefert werden).

      Wo ich, verehrter VCP, aber mit Ihnen völlig übereinstimme, ist hinsichtlich des Problems der Obsoleszenz. (Dabei nehme ich mich auch selbst an der Nase.) Über Jahrzehnte hinweg haben wir uns angewöhnt uns mit Waren jeglicher Art einzudecken, für die wir eigentlich keine Verwendung haben, Dinge wegzuwerfen, die voll funktionsfähig und noch schön sind - ob es sich nun um Geräte, Fahrzeuge, Bekleidung, etc. handelt. Bleibende Werte sind obsolet geworden - ein beträchtlicher Teil der Industrie ist dem permanenten Erwecken neuer Begierden gewidmet, ein beträchtlicher Teil der knapper werdenden Energie wird für diese Nutzlosigkeiten geopfert.

      Aber - ist ein Abrücken von diesem (Konsum)verhalten überhaupt denkbar ohne, daß dabei zwangsläufig ein kompletter Zusammenbruch der Wirtschaft erfolgt?

    • ViennaCodePoet (kein Partner)
      24. Oktober 2012 17:00

      @Durga

      Ich habe nicht für den Einsatz von Druckkochtöpfen appeliert sondern für den Einsatz von vakuumisolierung Geschirr - das ist ganz etwas anderes ...

      Der einzige mir bekannte Hersteller ist Kuhn-Rikon
      http://www.kuhnrikon.ch/ch/de/produkte/spezial_kochgeschirr/durotherm/toepfe.html

      Vakuumisolierte Thermoskannen gibt es schon lange - der Gedanke liegt nahe sich auf die Suche nach vakuumisolierten Geschirr zu machen wenn man sehr viel einkocht und auch kocht...

      Deswegen auch meine Überzeugung, dass die Energiewende nur von unten funktioniert, d.h. über findige Konsumenten die lästig nachfragen und sich auf die Suche machen... mir ist zum Glück die techn. und auch kaufmännische Imagination gegeben

      Die Ersparnis beim vakuumisolierten Geschirr ist qualitativ unmittelbar einleuchtend und lässt sich sehr leicht herausmessen... es ist jetzt relativ egal ob sie sich den Strom, das Holz oder das Gas ersparen...

      Nach der privaten Energiewende sieht man den Strom und das Holz dann nicht mehr als Kostentreiber sondern als Ertragbringer.

      2) Schleudern - die Laune eines heißen Sommertags
      Modell: Constructa Energy, Top-Lader (halten doppelt so lang, da Trommel symmetrisch gelagert.

      3) gerippte Innenflächen- und Aussenflächen von Rohren
      tmbk: gibt es erst seit 2010, erstaunlich - und fraktale Strukturen sollten noch erheblich leistungsfähiger sein....

      ich will Kappilarrohrmatten aus Kupfer die innen und aussen eine fraktale Struktur haben und ewig halten ... will ich einfach...

      dann gäbe es endlich Nachrüstsätze für den Altbau - FUBO im Altbau ist eher ein Schmarrn - aber Wandheizung im Altbau geht leicht, da in der Regel dicke Putzschichten die leicht abgesägt werden können...

      Ziel ist einfach eine minimale Vorlauftemperatur - das geht aber nur bei maximaler Wärmeübertragung - die Überschusswärme aus dem Sommer ist dann nämlich für die Gewächshäuser im Winter...

      4) Wir hätten auch gerne einen Staubsaugerroboter der bei Sonnenschein losfährt:
      http://www.myrobotcenter.at/de_at/haushaltsroboter/staubsaugroboter.html

      Staubsaugen mit Roboter ist sicher ungleich effizienter, ich wette auf eine Pereto-Verteilung: in 20% der Zeit, mit 20% der Kosten, 80% des Drecks... passt

      @Obsoleszenz

      Eine Frage der persönlichen Werthaltung und der höheren Rechtsgüter. Da ich bei meiner Restlebenswahrscheinlichkeit mit einiger Sicherheit noch zwei Kernkraftwerke explodieren sehe... und nicht den Ehrgeiz habe in der Angelegenheit Recht zu behalten... bin ich halt in einer Gruppe von Spinnern, Tüftlern, Bastlern, Unternehmern, Visionären unterwegs...

      Ich konzentriere mich auf Pumpstrom von FUBOs (die laufen mehrheitlich in der Nacht und sind klassischer Grundlaststrom). Um AKWs zu killen muss man Grundlast killen... offensichtlich sehr gefährlich da AKWs bereits in Leistungsbereichen eingesetzt werden für die sie nie gedacht waren: http://www.mpg.de/5809185/Kernenergie_nuklearer_Gau

      Hat einen eigenen Knopf für die Schleuderdrehzahl: (100, 300, 400, 600, 800, 900, 1000)

      Qualitativ dürfte folgendes passieren: das an die Trommelinnenseite gepresste Gewebe lässt bei höherer Drehzahl immer weniger Restfeuchte durch... da die Wasserdurchlässigkeit des Gewebefilzes sinkt...

      Der subjektive Unterschied zwischen 100Umin und 1000Umin ist eine Bagatelle...
      Da der Staudruck mit dem Quadrat der Geschwindigkeit steigt ist der Rest auch klar... außerdem erspare ich mir die Beschleunigung

      Man muss nicht disputieren...

      Stromverbrauch messen - geht leicht... und Restfeuchte messen.... geht auch leicht

      einfach die selbe Menge mit dem gleichen Programm waschen und nach dem Waschen auf die Waage damit.... ich gestehe, habe ich nicht gemacht... jetzt wo ich es schreibe, juckt es mich in den Fingern diese Messung durchzuführen... ich behaupte einmal das wird eine logarithmische Kurve...

      ich werde messen ... und berichten...

      bei 100Umin ist mehr oder weniger schon das ganze Wasser draußen und der Wettkampf der Waschmaschinenhersteller um die höchste Drehzahl fällt dann unter Obsoleszenz.

      Mit höheren Drehzahlen drischt man also leeres Stroh...

    • ViennaCodePoet (kein Partner)
      24. Oktober 2012 17:02

      da ging jetzt was schief ....

  10. Helvetiker (kein Partner)
    19. Oktober 2012 12:09

    Beim Autor dürfte eine Verwechslung passiert sein.

    Es handelt sich doch um Michael Graetzel, dessen Biographie auch unter Autoren aufscheint!

    • Matthias Wolf
      19. Oktober 2012 16:35

      Das ist selbstverständlich richtig! Vielen Dank für den Hinweis, und bitte beide Herren um Entschuldigung für die Verwechslung!

      Mit zerknirschten Grüßen
      Matthias Wolf






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